閩西南含稀土礦文坊巖體的鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)找礦意義

黃新鵬（福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州　350013）

閩西南含稀土礦文坊巖體的鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)找礦意義

黃新鵬
（福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州350013）

閩西南連城文坊巖體在區(qū)域上被認為與宣和巖體屬同一巖體，是福建著名的風(fēng)化殼含稀土礦母巖巖體之一，曾被認為屬于華力西-印支期，但缺乏精確的同位素年代學(xué)資料。本文對文坊巖體的鋯石進行了激光剝蝕-多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）U-Pb定年，獲得206Pb/238U加權(quán)平均年齡為431.9±4.7 Ma，說明該巖體形成于加里東期，屬華南加里東晚期巖漿活動峰期產(chǎn)物，暗示華南加里東期褶皺造山運動的開始。結(jié)合福建加里東期花崗巖的地球化學(xué)資料，發(fā)現(xiàn)加里東期多數(shù)巖體的風(fēng)化殼稀土總量較高，具備成礦母巖的首要條件。今后應(yīng)加強對福建地區(qū)加里東期花崗巖風(fēng)化殼稀土含礦性評價及找礦工作的重視。

文坊巖體；鋯石U-Pb定年；離子吸附型稀土礦；加里東期

南嶺地區(qū)是我國最重要的離子吸附型稀土礦集區(qū)，區(qū)內(nèi)出露的大面積巖漿巖為風(fēng)化殼稀土礦床的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。南嶺東部的福建地處濱太平洋大陸邊緣活動帶，古火山及巖漿侵入活動強烈。在加里東期、印支期和燕山期均廣泛發(fā)育含稀土花崗巖。溫暖濕潤的亞熱帶氣候，致使含稀土花崗巖遭受強烈的化學(xué)和物理風(fēng)化，風(fēng)化殼中的稀土元素主要呈離子狀態(tài)吸附于粘土類礦物表面，形成離子吸附型稀土礦床［1-2］。在福建境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的風(fēng)化殼型稀土礦巖體主要有寧化巖體、宣和巖體、黃坊巖體、河田巖體和武平巖體等，巖體時代包括加里東期、印支期和燕山期［3］。

文坊巖體在區(qū)域上位于宣和巖體的中心地帶，是南嶺含離子吸附型稀土礦的典型巖體之一。宣和巖體曾被認為屬于華力西-印支期瑋埔?guī)r體［2，4-7］，近年來的鋯石U-Pb定年確定其為加里東期［8-10］。前人測年樣品的采集地主要在瑋埔?guī)r體的北部，而對正在開采稀土礦的文坊巖體即宣和巖體的中心部位還缺少精確的同位素年代學(xué)資料。本文通過對文坊巖體樣品鋯石U-Pb年代學(xué)研究，確定含礦巖體的形成時代，不僅為加里東期稀土花崗巖成巖時代提供了重要證據(jù)，也為華南加里東期花崗巖的年代學(xué)格架提供了信息。

1　巖體地質(zhì)特征和樣品描述

文坊花崗巖體位于福建西南部連城地區(qū)，從連城四堡到朋口一帶，長達100 km，寬10～20 km，面積約500 km2。巖體沿背斜軸部侵入，總體呈南北向展布，平面上成長條型，其接觸界線受構(gòu)造控制明顯，總體與圍巖接觸面產(chǎn)狀北西側(cè)較陡而東南側(cè)較緩。巖體以片麻狀黑云母二長花崗巖為主體。

用于鋯石定年的樣品（CT-wf-1）采自連城縣朋口鎮(zhèn)南約3 km的G205國道邊的半風(fēng)化殼，經(jīng)緯度為N25°30'40″，E116°40'44″（圖1）。所采樣品為片麻狀黑云母二長花崗巖，較為新鮮，呈淺肉紅色，粗粒結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物組成包括石英（15% ～30%）、鉀長石（30%～40%）、斜長石（10% ～20%）、黑云母（5% ～10%），副礦物（＜2%）有磁鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石、磷釔礦等，蝕變及次生礦物有綠泥石、綠簾石、絹云母等。石英、斜長石、云母的粒徑約2 mm，鉀長石斑晶粒徑大于5 mm，黑云母多蝕變?yōu)榫G泥石（圖2）。

圖1　研究區(qū)地質(zhì)簡圖及采樣點 （據(jù)1∶25萬幅改編）Fig.1　Geological schematic map of the study area and sampling sites

2　分析方法

將巖石樣品粉碎后進行人工分選淘洗，在雙目鏡下挑選出晶形完整的鋯石。將鋯石置于環(huán)氧樹脂中，然后研磨拋光至約一半，使鋯石內(nèi)部暴露，用于陰極發(fā)光和背散射電子圖像分析及LAICP-MS分析。鋯石的陰極發(fā)光和背散射電子圖像分析使用中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所的電子探針完成，分析時電壓20 kV，電流10 nA；鋯石的U-Pb測年在國家地質(zhì)實驗測試中心的LA-ICPMS實驗室完成。激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave UP-193，質(zhì)譜儀為 Thermo ElementⅡ等離子質(zhì)譜儀。激光波長193 nm、束斑直徑35 μm、脈沖頻率10 Hz、輸出能量80%、脈沖能量0.155～0.160 mJ、密度16～17 J/m2，采用He氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，測試過程中首先遮擋激光束進行空白背景采集15 s，然后進行樣品連續(xù)剝蝕采集40 s，停止剝蝕后繼續(xù)吹掃15 s，清洗進樣系統(tǒng)，單點測試分析時間約70 s。等離子質(zhì)譜測試參數(shù)為冷卻氣流速（Ar）16.92 L/min，輔助氣流速（Ar）0.80 L/min；載氣流速（He）0.637 L/min；樣品氣流速0.769 L/ min，射頻發(fā)生器功率1 207 W。每10個樣品點夾2個參考標(biāo)準(zhǔn)GJ1和1個Plesovice分析，GJ1用于對樣品數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化，Plesovice用于監(jiān)測分析結(jié)果。數(shù)據(jù)處理采用Glitter軟件。詳細的儀器參數(shù)和分析方法參見胡明月等［11］。

圖2　連城文坊巖體的野外照片和手標(biāo)本照片F(xiàn)ig.2　Wenfang granitic pluton in field and hand specimen

3　分析結(jié)果

所測鋯石樣品為無色透明，呈自形柱狀，長寬比變化不大，一般為3∶1左右。顆粒大小在100 ～200 μm。陰極發(fā)光和背散射圖像（圖3）顯示，鋯石具有明顯的韻律環(huán)帶，顯示其巖漿結(jié)晶特征。

對16個鋯石顆粒進行16個點的LA-MC-ICPMS分析，結(jié)果列于表1。除1個測點的206Pb/238U年齡為774.2±16.2 Ma外，其余 15個測點的206Pb/238U年齡比較集中，變化在 421.6～442.5 Ma，且諧和度較高，206Pb/238U-207Pb/235U諧和年齡為432.0±2.2 Ma，MSWD=0.12；206Pb/238U加權(quán)平均值為431.9±4.7 Ma，MSWD=0.37，二者十分一致（圖4），該年齡應(yīng)該代表了文坊花崗巖體的成巖年齡。

4　討論和結(jié)論

圖3　鋯石陰極發(fā)光圖像 （上）和對應(yīng)的背散射電子圖像 （下）Fig.3　CL and BSE images of analyzed zircon grains

4.1加里東期巖漿作用

原瑋埔?guī)r體因沿印支構(gòu)造層的褶皺軸部出露，曾一度被認為屬于海西期-印支期或印支期花崗巖體［4-5，7］，也由此作為中國南部地區(qū)強烈印支運動的重要指示［5-6，8］。

近些年來，在連城朋口鎮(zhèn)附近對文坊巖體進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年獲得年齡為427.4± 4.0 Ma，EMP獨居石等時線測年獲得418.7±16.4 Ma和360.6±15.3 Ma兩組年齡［8］；利用LA-ICPMS鋯石 U-Pb法分別獲得 447.1±4.7 Ma和440.1±3.4 Ma的年齡［9］；LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果分別為429.9±3.0 Ma和446.3±4.0 Ma［10］。

本文研究的樣品取自連城縣朋口鎮(zhèn)采石場附近，位于宣和巖體的中心，LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年的結(jié)果為431.9±4.7 Ma。上述結(jié)果，一方面清楚地表明原1∶20萬的瑋埔?guī)r體已經(jīng)解體，分別形成加里東期的文坊巖體、印支期的宣和巖體、燕山期的瑋埔?guī)r體等8個巖體；另一方面，加里東期巖體的不同部位可能存在0～15 Ma的時差。

華南加里東期的花崗巖類在強度和廣度上僅次于燕山期花崗巖，是華南大花崗巖省的重要組成部分［12］。目前華南地區(qū)已經(jīng)積累了不少加里東期巖體的高精度鋯石U-Pb年代學(xué)測試數(shù)據(jù)，主要集中在400～470 Ma［10，13-15］。徐先兵等統(tǒng)計了武夷山地區(qū)加里東期巖體的高精度鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)事實和對測年數(shù)據(jù)的分析，顯示武夷山地區(qū)加里東期巖漿活動的峰期在425～450 Ma［9］，這個時間段對應(yīng)于武夷山地區(qū)加里東運動主幕發(fā)生的時限，文坊巖體正是這個時期的巖漿活動產(chǎn)物。張芳榮等以440 Ma為大致時間界限（相當(dāng)于奧陶紀-志留紀的時間界限）將華南地區(qū)加里東期花崗巖劃分為早晚兩期，早期花崗巖類（形成時代多為440～460 Ma）具有同造山特征，而晚期花崗巖類（形成時代多數(shù)為410～440 Ma）具有后造山特征［13］。從時間上，文坊巖體（445～431 Ma）應(yīng)屬于具有后造山特征的加里東晚期花崗巖類，或者可能是從同造山轉(zhuǎn)向后造山的過渡。

表1　文坊花崗巖體鋯石U-Pb年代學(xué)分析測試結(jié)果Table 1　Zircon U-Pb data for the Wenfang granitic pluton

4.2加里東期侵入花崗巖風(fēng)化殼成礦性討論

圖4　鋯石的U-Pb年齡諧和圖 （a）和加權(quán)平均年齡圖 （b）Fig.4　Concordia diagram of zircon U-Pb isotopes（a）and weighted mean diagram of zircon U-Pb age（b）

于文坊巖體強風(fēng)化層中采集兩件樣品，編號XTwenf2-2f、XTwenf2-3f，分析數(shù)據(jù)見表2，稀土氧化物全相總量高達0.112 2和0.096 9，以δEe弱異常為典型特征，其輕稀土的鐠（Pr6O11）、釹（Nd2O3）和重稀土鏑（Dy2O3）含量高，價值大，加里東期的稀土氧化物是目前市場的緊俏產(chǎn)品，因此，加里東期花崗巖風(fēng)化殼將成為今后離子吸附型稀土礦找礦的首選耙區(qū)。

南嶺乃至華南地區(qū)最大規(guī)模的成礦作用主要與燕山期花崗巖有密切的成因關(guān)系。近年來，與印支期和加里東期巖體有關(guān)的成礦作用也日漸引起重視。華仁民等根據(jù)對近年來在某些地區(qū)和礦床出現(xiàn)的加里東期花崗巖類及相關(guān)礦化現(xiàn)象的初步研究成果，并結(jié)合對相關(guān)文獻的調(diào)研，提出華南地區(qū)加里東期花崗巖類與該地區(qū)鎢錫等金屬大規(guī)模成礦作用之間具有相當(dāng)密切的關(guān)系［12］。趙芝等研究發(fā)現(xiàn)，南嶺東部離子吸附型稀土礦床最為發(fā)育。礦床均分布在成礦巖體內(nèi)部，同時也嚴格受地形地貌及氣候條件的控制。產(chǎn)稀土礦巖體的形成時代主要集中在加里東期、印支期和燕山期［14］。加里東期稀土花崗巖較為普遍，鋯石U-Pb年齡分布在384～461 Ma，可見晚奧陶世花崗巖已具礦化特征。福建省內(nèi)的加里東期含稀土礦巖體主要有寧化巖體和文坊巖體等，由于加里東期巖體常以面積較大的巖基或巖株產(chǎn)出，其找礦潛力仍然巨大。

文中的有關(guān)數(shù)據(jù)均為野外實際采集分析成果，本文得到王登紅研究員、陳振宇研究員、徐維光高級工程師的指導(dǎo)，在此表示衷心感謝！

表2　文坊巖體風(fēng)化殼稀土分析測試結(jié)果Table 2　Results of rare earths from Wenfang rock weathering crust　wB/10-6

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Zircon U-Pb dating and geological prospecting significance of Wenfang rock mass containing rare earth ore in southwest Fujian

HUANG Xin-peng
（Fujian Institute of Geology Survey，F(xiàn)uzhou 350013，China）

Wenfang rock mass is considered as Xuanhe rock mass in Liancheng in the southwest of Fujian.It is one of the famous rock mass containing rare earth ore in weathering crust.It was once thought to be formed in Variscan-Indosinian period，but without accurate isotopic chronology information.This paper studies the zircon U -Pb dating by laser ablation-multi collector inductively coupled plasma mass spectrometry（LA-ICP-MS）to Wenfang rock mass.Finding the weighted average age of206Pb/238U is 431.9±4.7 Ma shows that the rock mass was formed in Caledonian period and belonged to the product formed in the peak of magmadtic activity in late Caledonian period，signaling the start of South China Caledonian fold orogeny movement.Combined with the geochemical data of Caledonian granite in Fujian，it is found that most rock mass formed in Caledonian period contains higher total rare earth.They meet the primary conditions of ore-forming mother rock.Greater attention should be paid to the importance of rare earth ore evaluation in granite weathering crust and geological prospecting in Caledonian period in Fujian.

Wenfang rock mass；zircon U-Pb dating；ion adsorption type rare earth ore；Caledonian

P597.3

A

1674-9057（2016）01-0113-05

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.015

2015-05-19

中國地質(zhì)調(diào)查局項目 （1212011220803；1212011220820）

黃新鵬（1963—），男，工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)工作，353698794@qq.com。

引文格式：黃新鵬.閩西南含稀土礦文坊巖體的鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)找礦意義［J］.桂林理工大學(xué)學(xué)報，2016，36 （1）：113-117.